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新原理深海人工海床钻井系统耦合动力特性研究
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作者 甄兴伟 郭伟 +1 位作者 段秋阳 黄一 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期707-718,共12页
针对现行水下钻井系统的技术、经济及安全局限性,提出一种新原理深海人工海床钻井系统。建立深海人工海床钻井系统的全耦合时域动力学分析方法,开展深海人工海床钻井系统的时域耦合动力特性研究,分析深海环境中人工海床系统的运动稳性... 针对现行水下钻井系统的技术、经济及安全局限性,提出一种新原理深海人工海床钻井系统。建立深海人工海床钻井系统的全耦合时域动力学分析方法,开展深海人工海床钻井系统的时域耦合动力特性研究,分析深海环境中人工海床系统的运动稳性、钻井隔水管、回接套管及系泊系统的动态极值响应特性,以及钻井隔水管、回接套管及系泊系统的强度性能。研究结果发现:深海人工海床系统的六自由度运动幅值较小,运动稳性良好;钻井隔水管的弱点位于其与海面接触部位,回接套管的弱点位于顶部应力节与顶部回接套管的连接处,系泊系统的弱点位于其顶部。新原理深海人工海床钻井系统可为我国深海及超深海油气的高效自主钻采提供一种全新的解决方案。 展开更多
关键词 人工海床 钻井 耦合动力 深水
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基于多学科设计优化方法的新一代水下生产系统一体化设计
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作者 吴佳豪 甄兴伟 +1 位作者 刘刚 黄一 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期1856-1872,共17页
新一代水下生产系统是一种新型超深海石油开发装备,主要由人工海床、刚性立管、柔性跨接管和系泊缆组成。为进一步提高新一代水下生产系统的总体性能和设计效率,本文基于多学科设计优化方法开展新一代水下生产系统的一体化设计方法研究... 新一代水下生产系统是一种新型超深海石油开发装备,主要由人工海床、刚性立管、柔性跨接管和系泊缆组成。为进一步提高新一代水下生产系统的总体性能和设计效率,本文基于多学科设计优化方法开展新一代水下生产系统的一体化设计方法研究。通过结合多学科可行法和粒子群优化算法建立设计框架,在框架内定义水动力分析和整体性能分析两个子学科,并给出各子学科的分析方法。在此基础上,基于拉丁超立方抽样法和反向传播神经网络建立水动力分析和整体性能分析的代理模型。将代理模型与设计框架结合,对3000 m水深的新一代水下生产系统进行一体化设计。结果表明,新一代水下生产系统的总体性能和设计效率均有所提高。 展开更多
关键词 新一代水下生产系统 一体化设计 多学科设计优化 代理模型
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基于新概念水中张力生产平台的柔性跨接管对刚性立管系统整体特性的参数影响研究(英文) 被引量:4
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作者 甄兴伟 黄一 +1 位作者 张崎 王文华 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期711-723,共13页
水中张力生产平台(STLP)是一种新概念超深海油气开发装置,实现了浅水采油装备的超深海作业。柔性跨接管解耦了浮动式海洋平台运动与STLP的直接作用。尽管柔性跨接管的解耦效应已在一定程度得到证实,但是其对刚性立管系统的具体影响,仍... 水中张力生产平台(STLP)是一种新概念超深海油气开发装置,实现了浅水采油装备的超深海作业。柔性跨接管解耦了浮动式海洋平台运动与STLP的直接作用。尽管柔性跨接管的解耦效应已在一定程度得到证实,但是其对刚性立管系统的具体影响,仍然有许多问题存在。文章基于新概念水中张力平台,详细地探究了柔性跨接管对刚性立管系统整体特性的参数影响,阐述了STLP的基本工作原理与数值模拟方法。通过对STLP的刚性立管系统在不同海洋环境要素下的响应、干涉、强度、屈曲以及疲劳分析,对比探究了柔性跨接管对刚性立管系统的具体影响。特别地,文中亦探究了浮动式海洋平台的不同偏移参数的影响。该文研究所得的结论对于自站式混合立管的工程设计和分析具有广泛适用性。 展开更多
关键词 水中张力生产平台 柔性跨接管 整体特性 超深海
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超深水环境下新概念张力系泊式水中生产平台力学特性研究(第一部分)(英文) 被引量:3
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作者 甄兴伟 黄一 张崎 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期311-324,共14页
文章研究聚焦于一种新概念张力系泊式水中生产平台(STLP),该平台实现了浅水采油设备和技术在超深水环境下的生产作业。STLP位于海面下一定深度处,充分降低了海面灾害性海洋环境要素(巨浪、强流)的影响。文中详细研究了在3 000 m水深环境... 文章研究聚焦于一种新概念张力系泊式水中生产平台(STLP),该平台实现了浅水采油设备和技术在超深水环境下的生产作业。STLP位于海面下一定深度处,充分降低了海面灾害性海洋环境要素(巨浪、强流)的影响。文中详细研究了在3 000 m水深环境下STLP的力学特性。其中,该专题的第一部分重点研究刚性立管的力学特性,介绍了STLP的设计原理,给出了STLP的理论模型及数值模拟方法。进一步地,给出了STLP的设计流程与理论。在此基础上,研究并讨论了刚性立管在3 000 m水深环境下的强度、屈曲和疲劳特性。最后,给出了研究结论。特别地,文中研究所得到的结论对于自站式混合立管的工程设计和分析均具有广泛适用性。 展开更多
关键词 张力系泊式水中生产平台 力学特性 刚性立管 超深水
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人工海底装置的水动力系数研究(英文) 被引量:2
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作者 甄兴伟 黄一 +1 位作者 王文华 张崎 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期1381-1391,共11页
人工海底装置(ABS)是一种新型深海石油钻井装置。ABS在水面下300 m位置处提供了一个稳定的工作平台,以充分降低海面波浪载荷的直接影响。而对于主要承受海流载荷作用的ABS,准确获取其水动力系数对于预报ABS的运动响应是十分重要的。文... 人工海底装置(ABS)是一种新型深海石油钻井装置。ABS在水面下300 m位置处提供了一个稳定的工作平台,以充分降低海面波浪载荷的直接影响。而对于主要承受海流载荷作用的ABS,准确获取其水动力系数对于预报ABS的运动响应是十分重要的。文章通过计算流体力动力学(CFD)的方法计算得到ABS的水动力系数,同时对比数值模拟结果与理论分析和实验结果,验证了文中计算方法的准确性和有效性。此外,通过基于时域分析的方法进行参数敏感性分析,探究了各个水动力系数对ABS运动响应的影响。 展开更多
关键词 人工海底装置 水动力系数 CFD 参数敏感性
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超深水环境下新概念张力系泊式水中生产平台准静态稳性特性研究(第二部分) 被引量:1
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作者 甄兴伟 段秋阳 +1 位作者 韩玥 黄一 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期834-842,共9页
本文聚焦于一种新概念张力系泊式水中生产平台(STLP),该平台可在超深水环境下应用浅水完井设备和技术开发大型油气田。重点研究STLP准静态稳性设计评估分析模型的建立,STLP的准静态稳性将确保STLP具有良好的技术性能和较高的安全性。STL... 本文聚焦于一种新概念张力系泊式水中生产平台(STLP),该平台可在超深水环境下应用浅水完井设备和技术开发大型油气田。重点研究STLP准静态稳性设计评估分析模型的建立,STLP的准静态稳性将确保STLP具有良好的技术性能和较高的安全性。STLP准静态稳性的实现是通过将人工海床定位于海平面以下一定位置,以使表面波浪载荷最小化。首先提出STLP准静态稳性研究的分析理论和数值模拟方法;接着,研究不同系泊方式对STLP稳定性的影响;之后,研究极端风暴条件下,系泊缆绳失效对STLP破损稳性的影响;最后进行总结和讨论。结果表明,对于3000 m以上的深海,STLP是一种可行的、具有竞争力的深海油田开发方案。 展开更多
关键词 张力系泊式水中生产平台 人工海床 系泊模式 稳性 超深水
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深海人工海床系统关键技术研究进展
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作者 甄兴伟 吕莹莹 +3 位作者 段秋阳 杜文杰 宁轶男 黄一 《应用科技》 CAS 2022年第6期32-42,共11页
深海人工海床(DAS)系统是一种新原理深远海油气开发装备,能够为提升强风、巨浪、表面强流和海底超高压等多种深海灾害性海洋环境要素适应性提供有效解决方案。本文在阐述深海人工海床系统设计原理及结构特征的基础上,综述了深海人工海... 深海人工海床(DAS)系统是一种新原理深远海油气开发装备,能够为提升强风、巨浪、表面强流和海底超高压等多种深海灾害性海洋环境要素适应性提供有效解决方案。本文在阐述深海人工海床系统设计原理及结构特征的基础上,综述了深海人工海床系统设计分析关键技术的研究进展,主要包括深海人工海床系统概念设计、优化设计、波流/内孤立波环境中水动力特性以及安全控制机制等,并提出了深海人工海床系统未来的发展方向,旨在促进具有自主知识产权的深海人工海床系统关键技术的可持续发展,为推动我国深远海油气自主开发的进程发挥重要作用。 展开更多
关键词 人工海床 概念设计 优化设计 水动力特性 内孤立波 风险控制 漂离预警 深海
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新型超深水海洋油气开发装置概念设计 被引量:5
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作者 黄一 甄兴伟 +1 位作者 张崎 王文华 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期851-857,共7页
针对我国南海环境条件下超深水海洋油气资源开发中的特有问题,提出一种新型超深水海洋油气开发装置概念——张力系泊式水中生产系统(subsurface tension leg production system),简称STLP系统.STLP系统具备水中完井和油气外输功能以及... 针对我国南海环境条件下超深水海洋油气资源开发中的特有问题,提出一种新型超深水海洋油气开发装置概念——张力系泊式水中生产系统(subsurface tension leg production system),简称STLP系统.STLP系统具备水中完井和油气外输功能以及各种浮式生产平台.阐述了STLP系统的基本工作原理,初步研究了该系统的概念设计方法以及安装方案,并对其水动力性能进行了数值模拟计算. 展开更多
关键词 水中油气开发装置 概念设计 安装 水动力性能
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船舶横摇阻尼确定方法研究 被引量:6
9
作者 张玉龙 李红霞 +1 位作者 王文华 甄兴伟 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2015年第A01期155-160,共6页
基于势流理论仅能计算由于辐射兴波引起的阻尼,不适于计算在横摇谐摇周期附近的船体横摇运动,这是因为此种情况下横摇产生的辐射兴波阻尼力矩很小,而由于液体分离产生的黏性阻尼十分显著。准确地计算船舶横摇阻尼对船舶横摇运动的研究... 基于势流理论仅能计算由于辐射兴波引起的阻尼,不适于计算在横摇谐摇周期附近的船体横摇运动,这是因为此种情况下横摇产生的辐射兴波阻尼力矩很小,而由于液体分离产生的黏性阻尼十分显著。准确地计算船舶横摇阻尼对船舶横摇运动的研究非常重要。应用三种方法计算C11型集装箱船的阻尼,分别是船模试验确认阻尼系数、经验公式求解以及运用CFD进行数值模拟,将三种方法求得的阻尼代入船舶横摇自由衰减运动方程,最后将数值模拟结果与模型试验结果进行了比较。 展开更多
关键词 横摇阻尼 模型试验 CFD数值模拟
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Optimum Design and Global Analysis of Flexible Jumper for An Innovative Subsurface Production System in Ultra-Deep Water 被引量:5
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作者 黄一 甄兴伟 +1 位作者 张崎 王文华 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2014年第2期239-247,共9页
The study focuses on the flexible jumper issue of Subsurface Tension Leg Production (STLP) system concept, which is considered as a competing alternative system to support well completion devices and rigid risers in... The study focuses on the flexible jumper issue of Subsurface Tension Leg Production (STLP) system concept, which is considered as a competing alternative system to support well completion devices and rigid risers in ultra-deep water for offshore petroleum production. The paper presents analytical and numerical approaches for the optimum design and global analysis of the flexible jumper. Criteria using catenary concept are developed to define the critical length for optimum design. Based on the criteria, detailed hydrodynamic analyses including quasi-static analysis, modal analysis, and dynamic analysis are performed. Modal analysis with respect to the quasi-static analysis shows that the existence of resonant modes requires special consideration. The results of dynamic analysis confirm the effectiveness of the de-coupled effect from the jumper on STLP system. The approaches developed in the study also have wide application prospect in reference to the optimum design and analysis of any Hybrid Riser (HR) concept. 展开更多
关键词 subsurface production system flexible jumper dynamic analysis ultra-deep water
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基于RBF神经网络的人工海床多目标优化
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作者 杜文杰 甄兴伟 +1 位作者 黄一 陈景杰 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期166-173,共8页
以人工海床(AS)为研究对象,针对传统设计方法存在周期长、成本高以及难以解决复杂系统工程优化设计等问题,提出一种AS多目标优化策略。推导AS质量和稳心高的计算公式,建立一种基于径向基函数(RBF)神经网络的近似模型,代替通过数值模拟... 以人工海床(AS)为研究对象,针对传统设计方法存在周期长、成本高以及难以解决复杂系统工程优化设计等问题,提出一种AS多目标优化策略。推导AS质量和稳心高的计算公式,建立一种基于径向基函数(RBF)神经网络的近似模型,代替通过数值模拟计算的拖曳力。结合NSGA-Ⅱ算法,以AS拖曳力、质量和稳心高为优化目标,以主尺度为设计变量,以结构强度和关键性能指标为约束条件,得到AS优化方案。结果表明:在满足预测精度条件下,RBF神经网络提高了计算效率。优化后AS的质量,最大减幅达17.0%,同时水动力性能和稳性性能较优化前均有提高。通过对AS优化结果的分析,验证了AS多目标优化策略的可行性。 展开更多
关键词 人工海床 多目标优化 RBF神经网络 NSGA-II算法
原文传递
内孤立波作用下新概念人工海床水动力载荷及流场特性研究
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作者 姚金江 甄兴伟 +1 位作者 段秋阳 黄一 《船舶力学》 EI 2024年第6期818-831,共14页
新概念人工海床能够有效提升海上油气开发装备对强风、巨浪和表面强流等海面灾害性海洋环境要素的适应性,但内波产生的巨大冲击载荷是影响人工海床作业安全的关键因素。本文研究内孤立波作用下新概念人工海床水动力载荷及流场特性问题... 新概念人工海床能够有效提升海上油气开发装备对强风、巨浪和表面强流等海面灾害性海洋环境要素的适应性,但内波产生的巨大冲击载荷是影响人工海床作业安全的关键因素。本文研究内孤立波作用下新概念人工海床水动力载荷及流场特性问题。首先,以eKdV方程为理论模型,采用速度入口造波方法,建立三维内孤立波数值水槽,实现内孤立波的数值造波;在此基础上,对数值造波的波形与理论波形和试验波形进行对比,验证数值方法的有效性;最后,计算内孤立波作用于人工海床的水动力载荷,详细研究不同内孤立波振幅下人工海床的受力特性,分析人工海床周围的速度场和涡量场。研究结果表明:随着内孤立波振幅的增加,人工海床所受的拖曳力、垂向力和升力均逐渐增加,且拖曳力和垂向力远大于升力;当内孤立波经过人工海床时,人工海床周围的流体质点速度增大,涡强度增大。本研究可为大型水下工程结构物的内孤立波载荷预报及流场特性分析提供一种有效的数值计算方法。 展开更多
关键词 内孤立波 人工海床新概念 数值造波 水动力 试验验证
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